SPICE（観測幾何学システム）

SPICE（Spacecraft Planet Instrument C -Matrix Events）は、NASAの補助情報システムであり、ロボット宇宙船から得られる科学観測の計画と分析に使用される幾何学的情報を計算するために使用されます。また、ミッションの計画や、それらのミッションを実行するために必要な多数のエンジニアリング機能の実行にも使用されます。^{[ 1 ]}

SPICEは、ジェット推進研究所にあるNASAの航法および補助情報施設（NAIF）で開発されました。^{[ 2 ]}これは、NASAの惑星探査ミッションにおけるいわゆる観測ジオメトリ情報の多くを処理するための事実上の標準となっており、現在では他の宇宙機関の惑星探査ミッションにおける科学データ解析のサポートにも広く使用されています。SPICEの一部の機能は、さまざまな天体物理学、太陽物理学、地球科学ミッションでも使用されています。

SPICEデータファイルは通常「カーネル」と呼ばれます。これらのファイルには、宇宙機の軌道と姿勢、目標天体の暦、サイズと形状、機器の視野のサイズ、形状と姿勢、基準フレームの仕様、および時間システム変換係数の表などの情報が含まれています。^{[ 3 ]}

SPICEデータは、NASA惑星データシステムアーカイブなどの国立アーカイブセンターに保管されています。^{[ 4 ]}

SPICE システムには、SPICE データ ファイルを読み込み、それらのファイルからのデータに基づいて幾何学的パラメータを計算するために使用される、SPICE ツールキットと呼ばれるソフトウェアが含まれています。これらのツールは、C、FORTRAN、IDL、MATLAB、Java Native Interface の 4 つのプログラミング言語のサブルーチン ライブラリとして提供されます。サードパーティは、C 言語ツールキットへの Python および Ruby インターフェースを提供しています。^{[ 6 ]}ツールキットには、多数のユーティリティ プログラムとアプリケーション プログラムも含まれています。SPICE ツールキットは、ほとんどの一般的なコンピューティング プラットフォーム、オペレーティングシステム、コンパイラで使用できます。各ツールキットには、詳細なドキュメントが付属しています。

Rust でオープンソースとして再実装された ANISE (Attitude, Navigation, Instrument, Spacecraft, Ephemeris) も利用可能です。ANISE は標準の SPICE カーネルをロードでき、オプションの Python バインディングを備えた同等のジオメトリおよびタイミング API を提供します。^{[ 7 ] [ 8 ]}

SPICE ベースのプログラムを自分で作成できない場合は、NAIF サーバー上で動作する SPICE ベースのジオメトリ エンジンへのブラウザ インターフェースである WebGeocalc を試してみると良いでしょう。WebGeocalc を使用する方が自分でプログラムを作成するよりもはるかに簡単ですが、それでも SPICE データと太陽系のジオメトリに関するかなりの知識が必要であり、独自のプログラムで Toolkit ソフトウェアを使用する場合に利用できるすべての計算範囲を提供するわけではありません。^{[ 9 ]}

NAIFグループは、SPICE-Enhanced Cosmographiaという3Dミッション可視化プログラムも提供しています。このプログラムはOSX、Windows、Linux環境で動作します。ミッションSPICEデータの視覚的表現は、さまざまなメニューとGUIコントロールを使用して制御されます。スクリプトインターフェースも利用可能です。^{[ 10 ]}

SPICEデータとソフトウェアを理解するのに役立つチュートリアルが用意されています。^{[ 11 ]}ツールキットのサブルーチンを使用してプログラミングする方法を学ぶのに役立つ「オープンブック」プログラミングレッスンもいくつか用意されています。

SPICEデータ、ツールキットソフトウェア、チュートリアル、プログラミングレッスンはすべてNAIFのウェブサイトから無料で入手できます。^{[ 12 ]}ライセンスや輸出に関する制限はありません。ただし、このソフトウェアの使い方を習得するにはある程度の努力が必要となるため、利用を検討している方はご注意ください。このソフトウェアは主に宇宙探査ビジネスの専門家向けに提供されています。利用を検討している方は、NAIFのウェブサイトにある「ルール」ページをよくお読みください。

• NAIFウェブサイト